Performance Analyses of Innovative Glassblocks for BIPV

The paper illustrates the results of the performance analyses conducted on an innovative glassblock integrated with 3rd generation dye-sensitized solar cells, designed for enabling the construction of translucent and sustainable building envelopes. The analyses encompass the simulation of both thermal and optical performance referring to different configurations of the PV-integrated glassblock, showing the results obtained by using two different software tools: Comsol Multiphysics and WINDOW. The configurations may differ, for example, because of the position of the module inside the glassblock, the type of dye-sensitized solar module used (composition, transparency, design), and glassblock…

Materiali e sistemi di posa in opera innovativi per l’incremento prestazionale del vetromattone

L’articolo illustra gli esiti preliminari dell’attività di ricerca finalizzata ad individuare soluzioni innovative per il miglioramento delle prestazioni degli elementi di captazione della luce naturale, per l’ottimizzazione energetica e l’incremento prestazionale degli involucri edilizi traslucidi. In particolare, l’articolo mette in luce le potenzialità del vetromattone per la configurazione di involucri edilizi di questo tipo: dopo averne sinteticamente illustrato le applicazioni più recenti ed aver analizzato l’evoluzione delle sue prestazioni attraverso l’analisi dei brevetti, registrati a partire dagli anni Venti del Novecento, si dà conto di un nuovo sistema di messa in opera del vet…

Vegetation and Thermal comfort in temperate areas: proposal of an integrated methodology for urban and building retrofit

The paper points out the main outcomes of a doctoral research carried out at the Department of Architecture of the University of Palermo, aimed at investigating the issues of environmental, social and economic sustainability related to the recovery of the existing building stock with focus on social housing. In particular, starting from the analysis carried out on a real case of the city of Palermo, through the use of specific simulation tools, the research provides a new methodology for the design and the assessment of the effectiveness of plants and Building-Integrated Vegetation systems used as a cost-effective solutions for urban and building retrofit, contributing to new knowledge and …

“Hypotheses of Integration of DSC into the Glassblock for teh Construction of Translucent Building Envelope”

New configurations of the glassblock have been designed at the Department of Architecture of the University of Palermo in order to reduce its U value responding to the latest national and international regulation limits for the thermal insulation of the buildings with glass façades. One of these new configurations consists in the insertion of a special plastic "belt" between the two glass shells composing the glassblock, which have to be glued to it (cold assembly); the plastic belt effectively interrupts the thermal bridge between the two glass shells. Thanks to the particular design of its shape, the "thermal belt" can be also used for the insertion of one or more additional sheets of dif…

Brevetti

Per il lavoro di ricerca,di cui il libro "Glassblock and Architecture. Evoluzione del vetromattone e recenti applicazioni" rappresenta una sintesi preliminare,sono stati analizzati e riportati in elenco numerosi brevetti sul vetromattone ed i sistemi di posa in opera ad esso correlati oltre che alcuni specifici accorgimenti atti a migliorare le caratteristiche del vetro e degli “accessori” utili all’istallazione dei vetromattoni stessi.Di ciascun brevetto si riportano il nome dell'autore, l’azienda per la quale il brevetto stesso è stato richiesto e pubblicato (laddove esistente), la data di presentazione della domanda di brevettazione e la relativa data di concessione.

Integrazione di celle fotovoltaiche ibride nel vetromattone

L’invenzione riguarda l’integrazione del vetromattone con celle solari ibride (organiche/inorganiche), conosciute come Dye-sensitized Solar Cell (DSC). La combinazione del vetromattone con le DSC consente di migliorare le prestazioni del prodotto originario rendendolo in grado di produrre energia pulita. Le caratteristiche di trasparenza e isolamento termo-acustico del prodotto possono essere regolate agendo sulla configurazione delle DSC. Il prodotto può essere assemblato a formare pannelli fotovoltaici per la realizzazione di facciate traslucide energeticamente “attive” in varie condizioni luminose (condizioni di luce diffusa o artificiale) e indipendentemente dall’angolo di radiazione so…

Innovative Photovoltaic Translucent Components for the Building Envelope

International directives that regulates buildings energy efficiency and environmental sustainability establish strict parameters for the construction of a new generation of “Zero Energy Buildings” indicating transmittance limits for building envelope components and encouraging the use of renewable sources. In this sense, the PV sector aims at the definition of novel efficient solutions for the integration in the building envelope, standing out for their multifunctional features. After an overview on the main PV technologies and building integrated applications, focusing on semi-transparent envelope solutions, the paper shows the results of a research that is being carried out at the Departm…

Recupero e valorizzazione del quartiere Medaglie d’Oro attraverso l’utilizzo della vegetazione

Lo stock edilizio costruito a partire dal secondo dopoguerra, che ha profondamente modificato durante il secolo scorso l’aspetto della città di Palermo, mostra oggi visibili segni di degrado e basse caratteristiche di efficienza energetica. In particolare, per il comparto della residenza sociale, risultano ancora molto carenti le politiche e gli strumenti pubblici per la riqualificazione energetica a scala di quartiere e di edificio. A partire da queste considerazioni è stata messa a punto una metodologia innovativa per la verifica dell’efficacia di interventi di retrofit energetico in cui la vegetazione occupa un ruolo distintivo per la mitigazione del microclima e l’ottimizzazione del com…

Politiche di social housing sostenibile in Brasile

A partire dagli anni '90, a seguito di alcuni processi di liberalizzazione dell'economia, il Brasile ha attraversato una serie di cicli macroeconomici che hanno portato a una sua rapida crescita e alla stabilizzazione dell’economia interna, concausa, tra le altre cose, di significativi cambiamenti sociali, come un crescente consolidamento della democrazia e un significativo aumento della partecipazione della popolazione civile nel monitoraggio della politica pubblica, anche in relazione alle trasformazioni urbane e architettoniche del suo territorio. Cosciente dei rischi ambientali che il settore edilizio può comportare, in termini soprattutto di emissioni di gas serra e di uso del suolo, i…

DSSC-integrated Glassblocks for the construction of Sustainable Building Envelopes

The paper shows the first results of the optical performance analysis carried out on the DSSC integrated glassblock, an innovative building product developed at the Department of Architecture of the University of Palermo. In the field of a research that is being conducted in order to define innovative solutions for the construction of photovoltaic and energy efficient translucent building envelopes, different hypotheses of integration of DSSC into the glassblock have been foreseen. The integration of glassblock with third generation PV systems allows to define a novel building-PV product that meets the current requirements of the BIPV (Building Integrated Photovoltaics) market. By means of …

Strategies for building energy retrofit in the mediterranean basin

The paper focuses on passive and active strategies for achieving sustainable recovery of existing buildings in the Mediterranean Basin, in order to improve indoor comfort and reduce carbon dioxide emissions in the atmosphere. The Mediterranean Basin is characterized by relatively mild winters and very warm summers. Although Mediterranean climate conditions offer excellent opportunity for the application of alternative energy sources (eg. wind, solar, hydroelectric), they are not very applied yet. Italy and Sicily in particular, comparing to most of EU countries , hang still behind in the application of innovative techniques for sustainable design and planning, and energy retrofitting of exi…

The effects of vegetation on indoor thermal comfort: the application of a multi-scale simulation methodology on a residential neighborhood renovation case study

Abstract Despite the acknowledged positive effects of vegetation at urban, neighborhood and building scales, there are still only limited comprehensive design tools for multi-scale evaluation of the microclimate and thermal benefits of plants and building-integrated vegetation (BIV) systems. The paper describes a case study in the city of Palermo (Italy) that applied simulation methodology to quantitatively assess the microclimate effects of different neighborhood and building retrofit scenarios where vegetation plays a main role. The simulation workflow moves from a micro-urban to a building scale assessment by linking the ENVI-met software to the building energy simulation program EnergyP…

Involucri traslucidi in vetromattone

The use of vegetation for social housing renovations: A case study in the City of Palermo

The paper shows the first results of a research carried out at the University of Palermo, which aims to indentify sustainable strategies for the renovation of social housing in the Mediterranean Basin, with focus on the use of vegetation as strategy for the enhancement of urban microclimate and thermal comfort. To achieve these goals the social housing complex of Medaglie d’Oro in the city of Palermo was chosen as case study in order to carry out some analyses for the assessment of outdoor comfort parameters of the area. By means of numerical simulations performed with the software ENVI-met, the actual state of the area was evaluated and four scenarios of renovation strategies through the i…

Analyses of innovative glass blocks for BIPV: assessment of thermal and optical performance

This paper illustrates the results of the performance analyses conducted on an innovative glass block integrated with thirdgeneration dye-sensitised solar cells (DSCs), designed to enable the construction of translucent and sustainable building envelopes. The analyses include the simulation of both thermal and optical performance with regard to different configurations of the photovoltaic (PV)-integrated glass block, and the results obtained are presented using two different programs: Comsol Multiphysics and WINDOW. The configurations may differ – for example, because of the position of the module inside the glass block, the type of DSC module used (composition, transparency, design) and th…

Moduli DSSC integrati nel vetromattone per la costruzione di pannelli traslucidi fotovoltaici multifunzionali

La proposta illustrerà i primi risultati ottenuti nell’ambito di una ricerca, tutt’ora in corso presso il Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi di Palermo, finalizzata ad indagare le problematiche connesse all’integrazione del vetromattone con sistemi di produzione di energia rinnovabile, in particolare, di terza generazione (DSC-Dye Syntetized solar cell - celle fotovoltaiche organiche/ibride). I principali campi di investigazione che si illustreranno saranno connessi alle: tecniche ed i processi di deposizione delle celle sul vetromattone per la costruzione dei moduli, alla scelta del loro migliore posizionamento ed all’analisi delle ricadute, in termini di valutazione …

Esperienze di Retrofit in Europa: i contributi dell'Università degli Studi di Napoli Federico II

Le strategie comunitarie e governative europee hanno da tempo individuato nella riqualificazione urbana ed edilizia uno dei punti di forza per la ripresa del settore delle costruzioni, riconoscendo come tale azione possa contribuire in modo significativo a ridurre l’impatto sull’ambiente e allo stesso tempo inserirsi a pieno titolo tra le voci della green economy per condurre i paesi industrializzati verso l’uscita dalla crisi economica. Su questo tema, l’università degli Studi di Napoli Federico II ha recentemente prodotto tre libri che offrono una panoramica ampia e completa sugli attuali scenari nell’ambito del recupero sostenibile del patrimonio edilizio, raccogliendo rilevanti esperien…

Sustainable Social Housing in Temperate Areas. Italy and Brazil: the use of vegetation as a retrofit strategy

La tesi si pone come obiettivo l’individuazione di strategie sostenibili per il retrofit del Social Housing in aree a clima temperato, con particolare riferimento all'utilizzo della vegetazione per la riqualificazione degli spazi esterni e per l'incremento delle prestazioni dell'involucro edilizio. La ricerca parte dall’assunto che le regioni del sud Italia e le aree subtropicali del Brasile, accomunati da caratteristiche climatiche affini, si trovano attualmente impegnati nell'identificazione di politiche e soluzioni per la riqualificazione di interi quartieri destinati all'housing sociale, responsabili di elevati consumi energetici e di inadeguate condizioni di comfort abitativo. In quest…

ENERGY RETROFIT AND URBAN RENOVATION. APPLICATION OF SBTOOL METHOD. A CASE STUDY IN TRAPANI, ITALY

Climate changes caused by carbon emissions are nowadays considered as one of the greatest threats faced by humanity, because they cause problems of human health and poor prospects for global economy. It means that, also in the field of architecture and urban planning, there is an urgency to find appropriate solutions to face this issue, as demonstrated by the increasing amount of normative measures and policy at global level. The paper aims to show a critical analysis of the urban context conducted through the application of sustainability assessment tool - SBTool - into the social housing complex of Cappuccinelli district, chosen as case study. The choice for applying this methodology, whi…

Vetromattone fotovoltaico. Moduli con celle "dye sensitized" integrati nel vetromattone per la costruzione di pannelli traslucidi fotovoltaici multifunzionali

Nel panorama architettonico contemporaneo l’utilizzo di superfici vetrate per la realizzazione di involucri edilizi trasparenti o traslucidi risulta particolarmente diffuso sia nel caso di edifici costruiti ex novo che di edifici esistenti interessati da operazioni di retrofit, anche laddove gli stessi risultano localizzati in aree geografiche caratterizzate da condizioni climatiche “avverse” a causa degli elevati livelli di irraggiamento. Le normative internazionali in materia di risparmio energetico e di sostenibilità ambientale stabiliscono, poi, parametri precisi da rispettare per la realizzazione di una nuova generazione di edifici ad energia “Zero”, imponendo limiti ai valori di trasm…

Pannello precompresso di vetromattoni assemblati a secco per la realizzazione di involucri traslucidi

L’invenzione riguarda la realizzazione di un pannello di vetromattoni montati “a secco” -da impiegare per la realizzazione di involucri edilizi traslucidi anche nel caso di edifici alti- che è in grado di rispondere adeguatamente alle sollecitazioni orizzontali (quali quelle dovute a vento e sisma) grazie all’applicazione della tecnica della precompressione mondirezionale. Per offrire una risposta ai limiti imposti dalla tecnica di assemblaggio tradizionale dei vetromattoni (“ad umido”), l’applicazione della precompressione consente, infatti, di dare ai pannelli preassemblati “a secco” una rigidezza adeguata anche in direzione normale al loro piano di posa, sfruttando le buone caratteristic…

Il progetto

L'articolo si inserisce tra i contributi che documentano il percorso e il lavoro degli allievi del corso di Architettura e Composizione Architettonica I (Corso di Laurea in Ingegneria Edile-Architettura, a.a. 2005/06) nell'ambito del lavoro dal titolo "Un luogo di preghiera nel Parco d'Orléans a Palermo. Il progetto di uno spazio interreligioso". Il progetto e il percorso riflettono un'esperienza in cui i modi dell'architettura, attraverso la sua capacità dialogante con l'uomo e il suo tempo, elaborano e propongono nuovi stili di vita, esprimendo la tensione verso i valori della modernità.

BRAZILIAN SOCIAL HOUSING POLICY: TOWARD A SUSTAINABLE FUTURE

In the last decade, Brazil passed through several political and economic reforms that led to significant social changes, among which the reduction of the levels of inequality and extreme poverty. Nowadays considered one of the emerging economies, the country seeks to solidify its position through wide strategies aimed to propose decisive initiatives for a balanced social development, which are deeply affecting local architecture and urban planning. In this scenario social housing design has become, since the last decade, the mirror of a national policy that is implementing robust strategies to achieve high levels of growth. The paper provides an overview of the upgrades achieved in the fiel…

“Building Integrated Photovoltaics and DSSC-Glassblocks"

According to many market analysts, Building Integrated Photovoltaics (BIPV) represents the future of photovoltaic (PV) industry as well as one of the strategies for the achievement of zero-energy building standards and UE goals for the next years. Dye-sensitised solar cell (DSSC) is a low-cost and very versatile solar technology, offering a wide range of possibilities in terms of colour, transparency and design: hence DSSC are particularly suited for BIPV and could give a big contribution in this direction. Starting from those considerations, this paper will show the first results of a research aimed at the integration of DSSC with the glassblock for the construction of multifunctional tran…

Optical Performance Evaluation of DSSC-integrated Glassblocks for Active Building Façades

The paper outlines the results of a research, carried out at the University of Palermo, aimed at the assessment of the energy performance of a novel glassblock integrated with 3rd generation Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC), which, when installed into panels, allows obtaining translucent building envelopes able to provide high thermal and visual comfort levels while producing clean energy. The paper focuses on the optical analyses of four different configurations of DSSC-integrated glassblocks, carried out by using the optical design software Zemax. The values of optical transmittance, the solar factor and the electric power – calculated for each configuration – are discussed.

A HYBRID SOLAR CELLS INTEGRATED GLASSBLOCK AND PRESTRESSED PANEL MADE OF DRY-ASSEMBLED GLASSBLOCKS FOR THE CONSTRUCTION OF TRASLUCENT BUILDING ENVELOPES

A glassblock integrated with hybrid photovoltaic cells (also known as Dye-sensitized Solar Cell - DSC) and a dry-assembled panel made of traditional or DSC-integrated glassblocks are disclosed. The combination of the glassblock and the DSC module, allows the improvement of the glassblock performance in terms of energy saving and production. The final complete product owns the qualities of both the components (glassblock and DSC module) that are optimized to produce clean energy. The transparency and the thermo-acoustic insulation of the glassblock may be modulated according to the specific requirements of each case of installation. Since the DSCs can be printed in different colours and with…

Benefits of a translucent building envelope made of DSC-integrated glass blocks

The aim of this paper is to analyse the benefits deriving from the replacement of the glazed façades of an office building located in Palermo (Sicily) with a new translucent BIPV envelope made of multifunctional glass block panels integrated with Dye-sensitized Solar Cells (DSCs). The analysed 11-storey building is cladded by a curtain wall determining high management costs, especially during summer, in order to maintain indoor comfort. After the design of the building envelope and of the components for the connection of the glass block panels with existing load bearing structure, the energy performance of the building, before and after the replacement of its envelope, were analysed with th…

Performance of the Glass Block in Photovoltaic Generation

In this article is presented the preliminary evaluation of the performance of radiation transmission of glass block, used in support of photovoltaic cells, investigating different internal surface points of the block, which are subject to different shading during daylight hours. The aim is to establish how the edging setting, the only opaque element, can reduce the amount of light radiation during the day, introducing in this way a reduction of efficiency of the entire generation system. The generation system can be based on traditional photovoltaic cells or on the most suitable dye sensitized solar cells. An experimental measurement setup employing a microprocessor-based instrument has bee…

Due Volumi sull'Architettura Sostenibile

Gli edifici contribuiscono per più del 40% al consumo di energia non rinnovabile e all’emissione di elevatissime quantità di CO2. Tra gli effetti che l’emergenza ambientale ha avuto nell'ambito della progettazione e della pianificazione, vi è sicuramente una vastissima produzione scientifica volta alla definizione di una pratica architettonica sempre più sensibile ai problemi del risparmio energetico e della salvaguardia dell’ambiente. Tra la letteratura di riferimento ritroviamo numerosi testi concepiti con un voluto taglio didattico, al fine di fornire precise indicazioni di progetto e di calcolo ai principali attori del settore (architetti, ingegneri, costruttori, studenti ecc.) che per …

ENERGY RETROFIT AND SUSTAINIBILITY. SOCIAL HOUSING ESTATE IN THE MEDITERRANEAN CLIMATE

In the last years the global attention has increasingly been focusing on climate change and on the depletion of non-renewable energy sources. Recent analyses estimate that the building sector, with construction and activities that allow its normal functioning, is responsible for 50% of global CO2 emissions. In contemporary urban areas, post-war housing estates represent a great percentage of the whole building sector and the amount of new housing produced in EU each year is equivalent to 1% of the whole building stock, which indicates the importance of focusing the attention on the recovery of existing buildings and the optimization of their energetic performances. The paper will show the f…

Active Translucent Envelopes in Warm and Hot Areas – An innovative multifunctional, dry-assembled components for BIPV

International directives that regulates buildings energy efficiency and environmental sustainability establish strict parameters for the construction of a new generation of “Zero Energy Buildings” indicating transmittance limits for building envelope components and encouraging the use of renewable sources. In this sense, the PV sector aims at the definition of novel efficient solutions for the integration in the building envelope, standing out for their multifunctional features. After an overview on the main PV technologies and building integrated applications, focusing on semi-transparent envelope solutions, the paper shows the results of a research carried out at the Department of Archite…